随着我国特高压直流输电系统工程的发展，换流变压器的电压等级越来越高，绝缘问题也越来越突出。局部放电的研究对于换流变压器绝缘状况的判断以及设备寿命的评估具有重要的意义。本文介绍了换流变压器的绝缘特点、现场试验的过程、局部放电的检测方法及其注意事项，回顾了中外专家学者对换流变压器局部放电研究的成果，最后展望了换流变压器局部放电的研究方向，为换流变压器的运行维护和学术研究提供参考。

由于太赫兹波穿透能力强、成像分辨率高、抗干扰能力强等优点，基于太赫兹反射成像方式的无损检测技术成为绝缘子缺陷检测领域的研究热点。本文首先介绍了介质中太赫兹波的传播特性，构建传播模型分析了存在缺陷时因介质不连续性导致缺陷界面处的太赫兹波折反射现象。然后概述了电磁波的时域有限差分法（FDTD），基于FDTD理论的电场随时间的变化方程利用全波三维电磁场仿真软件对硅橡胶材料进行几何建模仿真，发现在距离模型中心2.5 mm的观测面上观察到的太赫兹波分布情况差异可以反映内部缺陷的尺寸和位置，提供了一种理论研究仿真方法。最后综述了学术上应用太赫兹成像技术检测绝缘子内部缺陷的案例，分析了探测距离影响灵敏度、背景噪声影响成像分辨率和缺陷类型识别的问题，并针对这些问题进行了展望。

通过双螺杆挤出机和静态拉伸机制备双向拉伸聚乳酸（BOPLA）薄膜，并将其埋于室外土层，采用分析天平、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）和差示扫描量热仪（DSC）研究了BOPLA薄膜的自然降解过程和机理。结果表明：BOPLA薄膜在降解初期因表面致密而降解缓慢，在降解10个月后表面致密层被严重侵蚀且降解深入薄膜内部，降解加速。在降解过程中结晶度、晶粒尺寸、玻璃化转变温度等性能受无定型区和结晶区降解变化的影响，在降解3个月后达到最高，之后呈现波动下降的变化趋势。

为了研究硅橡胶与氟硅橡胶材料经极寒冷冻后的性能变化规律，将两种材料在低温试验箱中进行0、150、300、450、600、750、900、1 050 h的低温冷冻，冷冻温度恒定为-50℃。试样冷冻结束后，在室温下静置 2 h，测量材料的击穿电压、最大拉力、拉伸强度、硬度及表面形貌随冷冻时间的变化规律，并分析其原理。结果表明：随着低温冷冻时间的增加，硅橡胶与氟硅橡胶的击穿电压、最大拉力、拉伸强度均增大，而硬度几乎不变；在低温冷冻300 h时试样表面出现裂纹，750 h时出现明显的裂纹及孔洞，1 050 h时裂纹深度进一步加深。在整个极寒环境冷冻过程中，氟硅橡胶表现出的性能均优于硅橡胶，表明在极寒环境中氟硅橡胶的性能比硅橡胶更加稳定。

采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对氮化硼纳米片（BNNS）进行表面改性，然后将其掺入环氧树脂基体中，制备了环氧树脂/功能化氮化硼纳米片（EP/BNNS-KH560）复合材料。对功能化氮化硼纳米片的结构及形貌进行测定，并对EP/BNNS-KH560复合材料的性能进行研究。结果表明：BNNS表面成功接枝KH560，在透射电子显微镜下展现出透明薄层结构；宽能级间隙的BNNS-KH560填料的加入可以保持复合材料的高电绝缘性、优异的介电性能和力学性能，使其热稳定性提高，并能在环氧树脂基体中形成良好的导热通道，有效改善复合材料的导热性能。当复合材料中BNNS-KH560质量分数为20%时，复合材料的导热系数可达到0.51 W/(m·K)。

以低密度聚乙烯（LDPE）为基体材料，选用氮化硼纳米片（BNNs）作为第一掺杂填料，选取氢氧化镁（Mg(OH)₂）作为第二填料，基于熔融共混法制备多填料结构绝缘复合材料，研究了常温常压下两种填料掺杂量对不同厚度的复合材料热导率的影响。结果表明：在多填料复合体系中，Mg(OH)₂会改变BNNs在基体中的取向度、连接度从而影响复合材料的热导率。3种试样厚度下高填量的Mg(OH)₂均会增强复合材料的轴向热导率。薄厚度下Mg(OH)₂的掺入不利于复合材料径向热导率的提升。较厚厚度下，适量的Mg(OH)₂能够增强复合材料的径向导热性能，当BNNs的质量分数为20%，Mg(OH)₂的质量分数为40%时，复合材料的热导率最高可达纯LDPE热导率的12倍。

针对透明度较低的共聚聚丙烯（PP）材料，设计制作了基于高频电流传感器（HFCT）的电树枝起始电压测试系统，通过实验确定该测试系统能检测到最小为5 pC的局部放电信号，测试灵敏度较高，并通过局部放电信号的辨识试验发现电树枝引发时的放电主频谱在12.9 MHz左右，与测试系统中其他可能会产生影响的局部放电频谱均不同，可以证明测得的具有特定频谱特征的局部放电信号是由试样电树枝引发导致的。利用透明XLPE试样进行了试验验证，发现该测试系统与电树枝显微观测系统测得的电树枝起始电压几乎相同，证明了该基于HFCT的电树枝起始电压测试系统的可靠性。然后分别探究了AOHBP、RBBT、RQCT 3种芳香酮电压稳定剂对共聚PP绝缘材料交流电树枝起始电压的影响。结果表明：3种电压稳定剂在适当添加量下均能提高PP电树枝引发过程的局部放电起始电压与熄灭电压，最优组分分别为PP+0.6份AOHBP、PP+0.4份RBBT、PP+0.6份RQCT，其中PP+0.6份AOHBP抑制电树枝引发的效果最好，使得电树枝起始电压提高了33.0%。

为了评价新能源汽车驱动电机用浸渍树脂，选用市面上常见的环氧树脂和聚酯亚胺树脂两款材料，利用热失重和粘结强度测试比较两种浸渍树脂的相关性能，重点比较各项长期老化性能。结果表明：两种浸渍树脂的VOC含量和长期耐热性都符合要求，25℃下环氧树脂的粘结强度比聚酯亚胺树脂的高，但在150℃、180℃时快速下降。200℃下老化2 000 h、高低温冲击600个循环、自动变速箱油（ATF油）浸泡下高低温8个循环、ATF油+0.5%水密闭浸泡下高低温8个循环、ATF油浸泡下150℃老化2 000 h等试验对两种浸渍树脂粘结强度的影响类似。但ATF油+0.5%水密闭浸泡150℃老化条件下，环氧树脂的粘结强度在500、1 000、1 500、2 000 h后只有初始值的16.41%、13.64%、4.29%、4.29%，而相同条件下聚酯亚胺的粘结强度均比初始值高。利用傅里叶红外光谱和X射线电子能谱对比分析了环氧树脂粘结强度大幅下降前后的结构变化和元素变化，推断高温下的水解是其粘结强度下降的主要原因。

聚酰亚胺（PI）薄膜因其优异的电气性能广泛应用在电力设备中，但空间电荷会在PI薄膜内部积聚导致其电气绝缘性能劣化。为了获得绝缘性能优异的PI薄膜，需要进一步研究薄膜内部空间电荷动态积累和迁移过程，优化其内部结构。本研究基于双极性载流子输运模型，分析了PI薄膜在直流电压下空间电荷的分布，探讨了电场强度与温度对PI薄膜内部空间电荷分布特性的影响。结果表明：随着施压时间的延长，薄膜内积聚的空间电荷增多，施压180 min后，阳极和阴极分别积聚了0.635 C/m³和-0.712 C/m³的电荷，且空间电荷的存在使薄膜内部电势发生严重畸变。电场强度和温度的升高让电荷获得更多能量去克服界面势垒并注入到薄膜内部，使薄膜内部积聚的空间电荷增多，电场畸变更严重，在308 K温度下，薄膜电场畸变率高达0.968%。在强电场和温度场中，由于电荷迁移速率随温度和电场强度增高而变快，空间电荷在PI薄膜内部的分布更加复杂。

动车组运行环境复杂，在电、热、高速气流等多重因素影响下的车顶高压电缆终端绝缘材料性能是影响动车组供电系统安全稳定的重要因素。本研究采用实验分析与仿真计算相结合的方法，测试分析了车顶电缆终端典型绝缘材料的导热性能、玻璃化转变温度和介电性能；通过建立车顶电缆终端电-热耦合仿真模型，分别研究了室温下电缆终端电场分布以及不同环境温度下的电缆终端温度分布。结果表明：三元乙丙橡胶和环氧树脂的导热系数均随着温度的升高而增大，高于80℃时，导热系数随着温度的升高有所减小。室温下，三元乙丙橡胶和环氧树脂的导热系数分别为0.251 W/(m·K)和0.431 W/(m·K)。三元乙丙橡胶的相对介电常数随着温度的升高逐渐减小，从-60℃的3.70减小到100℃的3.28；环氧树脂的相对介电常数随着温度的升高逐渐增大，从-60℃的5.02增大到100℃的5.29，这是由于二者的玻璃化转变温度不同引起的。仿真结果表明：温度引起交流电缆终端的电场变化不大，最大畸变点出现在应力锥根部，其值为3.120 kV/mm；其次电场集中分布在电缆主绝缘，电场强度为2.995 kV/mm。

电树枝是电力电缆中常见的绝缘劣化类型，电树枝的生长会引发绝缘材料性能的改变，从而威胁电缆的安全运行。而传统的检测方法往往无法实现对电缆内微小电树枝劣化区域的有效检测。本研究选用10 kV单芯交联聚乙烯（XLPE）电缆，在其绝缘中引入电树枝缺陷并测量了不同树枝生长阶段的绝缘电导率、内外半导电层间等效电容数值，采用宽频阻抗谱测量及傅里叶逆变换方法对设定的电树枝劣化区域进行测量及定位。结果表明：电树枝的生长使电缆绝缘电导电流明显提高，电树枝累积损伤的增加使内外半导电层间电容值增大，由于电导及电容数值的变化，使电树枝劣化段的波阻抗畸变。应用宽频阻抗谱及傅里叶逆变换方法实现了对于电树枝劣化区域的准确定位，同时电树枝的不同生长阶段会影响阻抗谱及傅里叶逆变换谱图中畸变点的幅值。

青藏高原干燥寒冷的环境易使铁路接触网绝缘子覆冰，造成严重的冰闪事故。为研究接触网覆冰绝缘子的运行状态，根据青藏线格尔木站冬季的环境特点，建立接触网腕臂绝缘子二维覆冰模型，并以瓷绝缘子XP-160和复合绝缘子FXBW-110/100为对照，通过静电场和焦耳热场仿真分析了不同类型覆冰绝缘子空间电场分布及表面温度分布特点，最后对绝缘子伞裙结构进行优化。结果表明：随着冰层厚度增加、冰棱长度增长，各绝缘子场强逐渐增大，表面温度不断上升。当绝缘子被冰棱桥接时，场强减小，略低于洁净绝缘子场强。腕臂绝缘子倾斜布置时倾角增加会导致电场增加，但对温度影响较小，在安装时可以减小斜腕臂倾角。使用一大两小伞裙结构绝缘子能有效降低场强增加，抑制温度上升。

复合绝缘子已经在输电线路中得到了大规模应用，近些年出现许多由芯棒劣化引起的电网事故，亟需探明影响复合绝缘子芯棒劣化的因素及影响规律。为了研究匀强电场下不同加压时间和湿度环境对复合绝缘子芯棒劣化的影响规律，首先仿真分析了采用介质阻挡放电方式产生的电场分布情况。设计搭建了电老化试验平台，对干燥条件和潮湿条件下芯棒试样开展200、400、800 h的工频电老化试验。对全新试样和老化试样的材料学特性进行检测，分析相应的影响规律。结果表明：经过电老化后，芯棒中的环氧树脂含量降低。当老化时间小于400 h时，潮湿与干燥条件下的环氧树脂含量差距不大，当老化时间增加到800 h时，潮湿条件下的环氧树脂含量明显低于干燥条件。

本文对比研究了酯类绝缘油及矿物绝缘油在中小间隙下极不均匀场中的正负极性直流击穿电压，并与雷电击穿电压进行对比分析。结果表明：酯类绝缘油的直流击穿电压低于矿物绝缘油，负极性直流击穿电压在小间隙下低于雷电击穿电压，但在中间隙下高于雷电击穿电压。

为了明确灭弧喷口材料电气强度的测试条件，本研究利用COMSOL有限元分析软件，建立了喷口材料电气强度测试模型，仿真计算了不同电极形状、环境介质、试样厚度下测试模型的静电场分布。结果表明：球形电极、等径电极优于非等径电极，环境介质采用变压器油最优，试样厚度采用1 mm较优。对比采用球形电极、等径电极在变压器油中对1 mm厚的喷口材料试样电气强度测试结果，采用球形电极时测得试样的电气强度较高且分散性更小，标准差仅为1.172 kV/mm。研究结果为喷口材料电气强度测试条件的选择提供了理论依据。

为了实现荧光光纤局部放电检测系统的开发，针对绝缘子沿面放电光辐射特性，对荧光光纤光电测量系统关键性能和匹配效率进行了对比分析。通过试验获得了绝缘子沿面放电光谱主要成分、特征谱线和随放电强度变化的光谱统计范围，并结合绝缘子沿面放电发射光谱、荧光光纤激发光谱、光纤的捕获效率，对比分析了两种荧光光纤对局部放电的荧光激发效率，得到了两种典型聚苯乙烯（PS）荧光光纤的激发强度和激发效率。结果表明：激发光谱为299～477 nm的光纤要优于294～410 nm的光纤；R3896型光电倍增器（PMT）与荧光光纤系统结合匹配效率更优，PMT在最优驱动偏压下信噪比（SNR）达到峰值12.45 dB；在最优驱动偏压下自然散热系统的自温漂效应大致为7%，冷却恢复时间大致为40 min。

为准确评估耐电晕漆包线所能承受的最大脉冲电压，分别测试不同脉冲电压下漆包线的耐电晕时间并分析两者的最优拟合关系曲线方程。结果表明：耐电晕时间随脉冲电压的增加呈指数形式缩短，由于拟合方程中的耐电晕时间具有实际物理意义，无论如何变换均大于0，可间接求解耐电晕漆包线所能承受的最大脉冲电压。